铁路改良土施工.ppt

铁路改良土铁路改良土专题讲座专题讲座 .主要内容主要内容一、概述一、概述二、石灰土改良土配合比设计二、石灰土改良土配合比设计三、改良土常规试验研究三、改良土常规试验研究 四、连盐铁路改良土要求四、连盐铁路改良土要求五、改良土施工五、改良土施工.发展发展国外：国外：从上世纪初国外就开始了改良土的理论研究和应用。从上世纪初国外就开始了改良土的理论研究和应用。4040年年代，美国代，美国ASTMASTM已经将水泥改良土试验标准编订在工程土壤规范中，主已经将水泥改良土试验标准编订在工程土壤规范中，主要参数：含水量、密实度、干湿循环、冻融循环和抗压强度。要参数：含水量、密实度、干湿循环、冻融循环和抗压强度。国内：国内：从上世纪五六十年代开始进行改良土的综合利用和研究，经过从上世纪五六十年代开始进行改良土的综合利用和研究，经过几十年的研究，对改良土已经有了较为深入的认识。八、九十年代，几十年的研究，对改良土已经有了较为深入的认识。八、九十年代，为进一步研究、开发、推广、使用改良土材料和保证施工质量，陆续为进一步研究、开发、推广、使用改良土材料和保证施工质量，陆续制定和实施了一系列国家标准和行业标准。制定和实施了一系列国家标准和行业标准。历史：历史：在我国的历代均有使用，宫殿、道路、河道、墓葬等。最早的清雍正十一年（1733年）颁布的工部工程做法则例中，对灰土的用料配合比和施工方法都作了详细的规定。一一 概述概述.发展发展这些标准中规定了改良土材料的选择、组成、配合比设计、这些标准中规定了改良土材料的选择、组成、配合比设计、结构设计、施工、质量要求、检查验收及常规试验方法等结构设计、施工、质量要求、检查验收及常规试验方法等内容。内容。路基填料改良方法主要有：路基填料改良方法主要有：1 1）物理改良（通过在土中掺入中、粗砂，卵、碎石及砾）物理改良（通过在土中掺入中、粗砂，卵、碎石及砾石等材料，改变土的颗粒级配，提高了工程性能指标的土石等材料，改变土的颗粒级配，提高了工程性能指标的土体。体。2 2）化学改良（通过在土中掺入石灰、水泥等掺合料，改）化学改良（通过在土中掺入石灰、水泥等掺合料，改变土的化学成分，提高了工程性能指标的土体）。变土的化学成分，提高了工程性能指标的土体）。3 3）其他改良方法）其他改良方法一一 概述概述.发展发展一一 概述概述路基填料改良方法 表1.定义定义这里根据公路施工技术要求，主要讲述公路无机这里根据公路施工技术要求，主要讲述公路无机结合料稳定土的施工技术。结合料稳定土的施工技术。在各种粉碎的或原来松散的土或矿质碎（砾）石在各种粉碎的或原来松散的土或矿质碎（砾）石或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（石或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（石灰、水泥等）及水或同时掺入土壤固化剂经拌合灰、水泥等）及水或同时掺入土壤固化剂经拌合得到的混合料。经拌合、摊铺、压实和养护后可得到的混合料。经拌合、摊铺、压实和养护后可形成具有一定强度和稳定性的板体结构。形成具有一定强度和稳定性的板体结构。用途用途：可用作道路路面结构的基层、底基层或垫：可用作道路路面结构的基层、底基层或垫层。层。一一 概述概述.定义定义按粒径大小和颗粒组成分：按粒径大小和颗粒组成分：稳定细粒土：最大粒径小于稳定细粒土：最大粒径小于9.5mm9.5mm，小于，小于2.36mm2.36mm的不少的不少于于90%90%；稳定中粒土：最大粒径小于稳定中粒土：最大粒径小于26.5mm26.5mm，小于，小于19mm19mm的不少于的不少于90%90%；稳定粗粒土：最大粒径小于稳定粗粒土：最大粒径小于37.5mm37.5mm，小于，小于31.5mm31.5mm的不少的不少于于90%90%。按矿质粒料含量分：按矿质粒料含量分：悬浮式：含沙砾或碎石不超过悬浮式：含沙砾或碎石不超过50%50%；骨架密实式：含沙砾或碎石不超过骨架密实式：含沙砾或碎石不超过80%80%；一一 概述概述.一一 概述概述定义定义 以石灰改良土为例：以石灰改良土为例：化学反应化学反应 石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使得颗粒级配得到改善、有较高的强度和抗水性；同来，使得颗粒级配得到改善、有较高的强度和抗水性；同时增加了土壤颗粒间的附着强度。时增加了土壤颗粒间的附着强度。在物理力学性能在物理力学性能 土壤和石灰是组成灰土的两种基本成土壤和石灰是组成灰土的两种基本成分。粘性土壤颗粒细、活性大，因此强度比砂性土壤高。分。粘性土壤颗粒细、活性大，因此强度比砂性土壤高。一般情况下，以粘性土配制的灰土强度比砂性土配制的强一般情况下，以粘性土配制的灰土强度比砂性土配制的强度高度高1 12 2倍。倍。.适用性及局限性适用性及局限性目前公路无机结合料稳定土主要包括水泥稳定土、石灰稳目前公路无机结合料稳定土主要包括水泥稳定土、石灰稳定土、综合稳定土等。定土、综合稳定土等。水泥稳定土水泥稳定土 在经过粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和在经过粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，当其抗压强水，经拌和得到的混合料，在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。一一 概述概述.适用性及局限性适用性及局限性一一 概述概述技术要求技术要求影响因数影响因数影响方式影响方式强度强度用量用量增加增加-强度、稳定性好；强度、稳定性好；但收缩大成本高不宜稳定重粘土；但收缩大成本高不宜稳定重粘土；土和集料土和集料适用于均匀系数大于适用于均匀系数大于1010、塑性指数小于、塑性指数小于1212的土。的土。养生条件和龄期养生条件和龄期强度随养生时间增长，在龄期强度随养生时间增长，在龄期1212月强度与时间成对数月强度与时间成对数直线关系；直线关系；含水率含水率当含水量不足时，影响强度形成。当含水量不足时，影响强度形成。体积收缩体积收缩性性温度变化造成的温温度变化造成的温缩和湿度变化造成缩和湿度变化造成的干缩的干缩收缩达到一定程度收缩达到一定程度-出现裂缝出现裂缝-扩展至面层后会出现反射扩展至面层后会出现反射裂缝，导致路面结构破坏。裂缝，导致路面结构破坏。适用性适用性干缩、温缩大，容干缩、温缩大，容易产生裂纹，并且易产生裂纹，并且水稳定性差水稳定性差用途：水泥稳定土适用于各级公路的基层和底基层，但用途：水泥稳定土适用于各级公路的基层和底基层，但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时，水泥剂量不水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时，水泥剂量不宜超过宜超过6%6%。水泥稳定土主要技术要求水泥稳定土主要技术要求 表表2.适用性及局限性适用性及局限性 石灰改良稳定土（下简称为石灰改良土）石灰改良稳定土（下简称为石灰改良土）在在经经过过粉粉碎碎的的或或原原来来松松散散的的土土中中，掺掺入入足足量量的的石石灰灰和和水水，经经拌拌和和得得到到的的混混合合料料，在在压压实实和和养养生生后后，当当其其抗抗压强度符合规定的要求时，称为石灰稳定土。压强度符合规定的要求时，称为石灰稳定土。一一 概述概述.适用性及局限性适用性及局限性一一 概述概述石灰稳定土主要技术要求石灰稳定土主要技术要求 表表3技术要求技术要求影响因数影响因数影响方式影响方式强度强度细度细度增加增加-反应快反应快-稳定效果好稳定效果好用量用量增加增加-强度、稳定性好；但达到一定剂量强度增长不明显。强度、稳定性好；但达到一定剂量强度增长不明显。土和集料土和集料石灰土强度随粘土矿物含量增多和塑性指数增大而提高。石灰土强度随粘土矿物含量增多和塑性指数增大而提高。适用于塑性指数在适用于塑性指数在15-2015-20的粘土，对于无塑性的集料宜用石灰土稳定的粘土，对于无塑性的集料宜用石灰土稳定含水率含水率压实功大、稳定土的细粒含量少，最佳含水量小，最大密实度高；压实功大、稳定土的细粒含量少，最佳含水量小，最大密实度高；石灰剂量增加，最佳含水率增加，最大密实度降低。石灰剂量增加，最佳含水率增加，最大密实度降低。养生条件和龄期养生条件和龄期温度提高，反应加快，有利于强度形成；温度提高，反应加快，有利于强度形成；体积收缩体积收缩性性温度变化造成的温缩和湿温度变化造成的温缩和湿度变化造成的干缩。度变化造成的干缩。收缩达到一定程度收缩达到一定程度-出现裂缝出现裂缝-扩展至面层后会出现反射裂缝，导致路扩展至面层后会出现反射裂缝，导致路面结构破坏。面结构破坏。适用性适用性干缩、温缩大，容易产生干缩、温缩大，容易产生裂纹，并且水稳定性差。裂纹，并且水稳定性差。用途：石灰稳定土适用于各级公路的底基层，以及二级和二级以下公用途：石灰稳定土适用于各级公路的底基层，以及二级和二级以下公路的基层，但石灰土不得用做二级公路的基层或二级以下公路高级路路的基层，但石灰土不得用做二级公路的基层或二级以下公路高级路面的基层。面的基层。在冰冻地区的潮湿路段落及其他地区的过分潮湿路段，在冰冻地区的潮湿路段落及其他地区的过分潮湿路段，不宜采用石灰土做基层。当只能采用石灰土时，应采取措施防止水分不宜采用石灰土做基层。当只能采用石灰土时，应采取措施防止水分浸入石灰土层。浸入石灰土层。.适用性及局限性适用性及局限性综合稳定土（石灰、粉煤灰稳定土）综合稳定土（石灰、粉煤灰稳定土）两种或两种以上无机结合料稳定的强度符合要两种或两种以上无机结合料稳定的强度符合要求的混合料，如石灰加粉煤灰级配碎石或石灰粉煤灰级配求的混合料，如石灰加粉煤灰级配碎石或石灰粉煤灰级配砂砾石等。砂砾石等。主要技术要求等同于石灰稳定土。主要技术要求等同于石灰稳定土。一一 概述概述.1 1、原理、原理 选择不同的石灰剂量，在各剂量下进行击实选择不同的石灰剂量，在各剂量下进行击实试验从而确定不同剂量下的最佳含水率和最大干试验从而确定不同剂量下的最佳含水率和最大干密度，将各剂量下的最大干密度所对应的最佳含密度，将各剂量下的最大干密度所对应的最佳含水率石灰土按水率石灰土按规定压实度规定压实度制作强度试件，养生后制作强度试件，养生后测强度，绘制石灰剂量测强度，绘制石灰剂量-抗压强度关系曲线，根据抗压强度关系曲线，根据配制强度配制强度要求确定石灰计量。要求确定石灰计量。二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计2 2、原材料试验、原材料试验 在石灰改良土施工前，应取所定料场中有代表性的土样在石灰改良土施工前，应取所定料场中有代表性的土样进行下列试验：进行下列试验：颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、碎石或砾石的压碎值、有机质含量碎石或砾石的压碎值、有机质含量（必要时）、（必要时）、硫酸盐含硫酸盐含量量（必要时）。（必要时）。如碎石类土、砂砾类土等的级配不好，宜先改善级配。如碎石类土、砂砾类土等的级配不好，宜先改善级配。应检验石灰的有效钙和氧化镁含量。应检验石灰的有效钙和氧化镁含量。.二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计4 4）室内有机质含量试验：）室内有机质含量试验：铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程TB10102-TB10102-20042004规定规定.4 4）室内有机质含量试验：）室内有机质含量试验：新标准新标准铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程TB10102-2010TB10102-2010把土工化学试验把土工化学试验归到归到铁路工程岩土化学分析规程铁路工程岩土化学分析规程中执行。中执行。如果均采用灼失量法，则会连土中硫酸盐如果均采用灼失量法，则会连土中硫酸盐+结合水均统计进入有机结合水均统计进入有机质含量中，无形结果偏大。质含量中，无形结果偏大。二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.5 5）原土料粒径要求：）原土料粒径要求：二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.3、铁路化学改良土配合比设计原则：、铁路化学改良土配合比设计原则：1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：根据根据铁路路基工程施工质量验收标准铁路路基工程施工质量验收标准TB10414-2003TB10414-2003附录附录G G要求；要求；二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.3、铁路化学改良土配合比设计原则：、铁路化学改良土配合比设计原则：1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：根据根据铁路路基工程施工质量验收标准铁路路基工程施工质量验收标准TB10414-2003TB10414-2003附录附录G G要求；要求；二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.4 4、石灰土改良土配合比设计步骤、石灰土改良土配合比设计步骤1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：根据根据铁路路基改良土技术规程铁路路基改良土技术规程要求；要求；二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.4 4、石灰土改良土配合比设计步骤、石灰土改良土配合比设计步骤1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：根据根据铁路路基改良土技术规程铁路路基改良土技术规程要求；要求；二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.公路石灰改良土掺配比列公路石灰改良土掺配比列 表表4二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计类别类别石灰剂量（石灰剂量（%）基层基层底基层底基层砂砾土、碎石土砂砾土、碎石土3,4,5,6,73,4,5,6,7-粘性土粘性土IpIp121210,12,13,14,1610,12,13,14,168,10,11,12,148,10,11,12,14粘性土粘性土IpIp12125,7,9,11,135,7,9,11,135,7,8,9,115,7,8,9,114 4、石灰土改良土配合比设计步骤、石灰土改良土配合比设计步骤1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：.铁路水泥铁路水泥/石灰改良土掺配比列石灰改良土掺配比列 表表4二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计4 4、石灰土改良土配合比设计步骤、石灰土改良土配合比设计步骤1 1）石灰改良土配合比设计：）石灰改良土配合比设计：.2）确定最佳含水率和最大干密度）确定最佳含水率和最大干密度 对确定的每个石灰剂量，在不同含水状态下进行击实对确定的每个石灰剂量，在不同含水状态下进行击实试验，确定其最佳含水率和最大干密度，其余两个计量的试验，确定其最佳含水率和最大干密度，其余两个计量的含水率、干密度由内插法确定。含水率、干密度由内插法确定。3）强度试验）强度试验按按工地预定的压实度工地预定的压实度，和室内击实得到的最大干密度计，和室内击实得到的最大干密度计算不同剂量应有的干密度，并按其最佳含水率制备抗压强算不同剂量应有的干密度，并按其最佳含水率制备抗压强度试件，保湿养生度试件，保湿养生6d6d，浸水，浸水1d1d进行无侧限抗压强度试验。进行无侧限抗压强度试验。计算不同剂量的抗压强度平均值和偏差：计算不同剂量的抗压强度平均值和偏差：RcRc、CvCv二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.4）确定石灰剂量）确定石灰剂量计算配制强度计算配制强度 R R配配=Rd/=Rd/（1-Cv*Za1-Cv*Za）工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量多工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量多0.50.51.0%1.0%；采用集中厂拌法施工时，可只增加；采用集中厂拌法施工时，可只增加0.5%0.5%；采用路；采用路拌法施工时，宜增加拌法施工时，宜增加1%1%。石灰改良土：石灰改良土：95%95%保证率，对应的保证率，对应的ZaZa为为1.6451.645，90%90%保证率，保证率，对应的对应的ZaZa为为1.2821.282；水泥改良土另单独计算。水泥改良土另单独计算。铁路均采用铁路均采用ZaZa为为1.6451.645。绘制石灰剂量绘制石灰剂量-强度曲线强度曲线确定石灰剂量确定石灰剂量二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计.二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计公路石灰改良土抗压强度标准公路石灰改良土抗压强度标准 表表5-1.二二 石灰土改良土配合比设计石灰土改良土配合比设计铁路改良土抗压强度标准铁路改良土抗压强度标准 表表5-2 未区分水泥石灰，并且标准相应较低未区分水泥石灰，并且标准相应较低.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究项目项目检验指标检验指标规范规范要求要求检验方法检验方法参考规范参考规范石灰石灰（钙质生（钙质生石灰）石灰）CaO+MgOCaO+MgO含量含量%7070消解后、使用前消解后、使用前JTG E51-JTG E51-20092009未消化残渣未消化残渣含量含量（5mm5mm圆圆孔筛余率）孔筛余率）%1717每批石灰进场后每批石灰进场后JTG E40-JTG E40-20072007土土有机质含量有机质含量%5 5当土的颜色较深，有当土的颜色较深，有臭味，有植物杂质时臭味，有植物杂质时抽查抽查塑性指数塑性指数联合测定仪法测定联合测定仪法测定石灰改石灰改良土混良土混合料合料最大干密度最大干密度设计设计重型击实试验重型击实试验灰剂量灰剂量 .压实前检测压实前检测JTG E51-JTG E51-20092009石灰改良土检验要求石灰改良土检验要求 表表6.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究含水量试验含水量试验 主要方法：烘干法、砂浴法、酒精法。主要方法：烘干法、砂浴法、酒精法。烘干法是标准方法。烘干法是标准方法。砂浴法适用于在工地快速测定无机砂浴法适用于在工地快速测定无机结合料稳定材料的含水率。当土中含有大量石膏、碳酸钙结合料稳定材料的含水率。当土中含有大量石膏、碳酸钙或有机质时，不应使用本方法，该法精度较差，为现场施或有机质时，不应使用本方法，该法精度较差，为现场施工过程中快速测定的参考数据。酒精法适用于在工地快速工过程中快速测定的参考数据。酒精法适用于在工地快速测定无机结合料稳定材料的含水率，当土中含有大量黏土、测定无机结合料稳定材料的含水率，当土中含有大量黏土、石膏、石灰质或有机质时，不应使用本方法，该法精度较石膏、石灰质或有机质时，不应使用本方法，该法精度较差，禁止使用固体酒精。差，禁止使用固体酒精。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究微微波波炉炉快快速速测测定定的的含含水水量量与与烘烘箱箱法法标标准准含含水水量量测测试试结结果果有有很好的相关性，用微波炉快速测定含水量仅需很好的相关性，用微波炉快速测定含水量仅需1515分钟。分钟。微波炉快速法与烘干法对比示意图微波炉快速法与烘干法对比示意图 表表7.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究击实试验击实试验目的目的 利用标准化的击实仪具，模拟现场施工条件下，试验无利用标准化的击实仪具，模拟现场施工条件下，试验无机结合料稳定材料的密度和相应含水率的关系，获得无机机结合料稳定材料的密度和相应含水率的关系，获得无机结合料稳定材料压实的最大干密度和相应的最佳含水率。结合料稳定材料压实的最大干密度和相应的最佳含水率。适用范围适用范围 适用于在规定的试筒内，对水泥改良材料适用于在规定的试筒内，对水泥改良材料(在水泥水化在水泥水化前前)、石灰改良材料及石灰、石灰改良材料及石灰(或水泥或水泥)粉煤灰稳定材料进行粉煤灰稳定材料进行击实试验。击实试验。试验集料的公称最大粒径宜控制在试验集料的公称最大粒径宜控制在37.5mm37.5mm以内。以内。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究土工击实仪土工击实仪 图图1.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究JTG E40-2007公公路路土土工工试试验验规规程程击击实实试试验验条条文文说说明明中中“对对于于高高含含水水率率土土”宜宜选选用用湿湿土土法法，对对于于非非高高含含水水率率土土则则选选用用干干土土法法”，通通过过大大量量试试验验证证明明，干干法法和和湿湿法法标标准准击击实实试试验验获获得得的的最最大大干干密密度度和和最最佳佳含含水水率率有有明明显显差差别别，现现场场石石灰灰改改良良土土的的含含水水率率变变化化过过程程与与湿湿法法标标准准击击实实试试验验的的含含水水量量变变化化过过程程一一致致，故故建建议议选选用用湿湿法法标标准准击击实实试试验验结结果果作作为为质量控制标准。质量控制标准。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究强度试件成型试验（圆柱形）强度试件成型试验（圆柱形）静压法静压法适用范围适用范围 适用于无机结合料改良材料的无侧限抗压强度、间接抗适用于无机结合料改良材料的无侧限抗压强度、间接抗拉强度、室内抗压回弹模量、动态模量、劈裂模量等试验拉强度、室内抗压回弹模量、动态模量、劈裂模量等试验的圆柱体试件。的圆柱体试件。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验 图图2.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究成型方式成型方式 按按静静压压法法、锤锤击击法法制制件件方方法法成成型型的的试试件件对对于于无无侧侧限限抗抗压压强度及强度及CBRCBR值均存在较大差异。值均存在较大差异。试验项目试验项目无侧限抗压强度无侧限抗压强度（MPaMPa）承载比承载比(%)(%)备备注注制样方法制样方法静压法静压法击实法击实法静压法静压法击实法击实法素土素土0.310.310.370.3717.117.16.86.8无侧限未作无侧限未作浸水养护浸水养护掺掺5%5%石灰石灰0.950.950.640.64107.0107.083.283.2两种制样方法的对比试验结果两种制样方法的对比试验结果 表表8.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究击实筒击实筒 采采用用击击实实法法制制样样时时，建建议议采采用用相相同同规规格格的的击击实实筒筒，即即使使不不考考虑虑土土的的适适用用性性，虽虽然然大大小小两两种种规规格格的的击击实实筒筒理理论论上上的的单单位位击击实实功功是是相相同同的的，实实际际上上由由于于锤锤击击时时对对土土的的覆覆盖盖位位置置不不同同，对对筒筒内内土土的的有有效效做做功功可可能能并并不不相相同同，两两种种方方法法击击实实后后的的土土密密度度存存在在偏偏差差，经经验验表表明明，小小筒筒的的密密度度可可能能会会略略高高于大筒。于大筒。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究大小击筒锤击覆盖的示意大小击筒锤击覆盖的示意 图图3.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究故故按按JTJ JTJ 057-1994057-1994公公路路工工程程无无机机结结合合料料稳稳定定材材料料试试验验规规程程规规范范要要求求，无无侧侧限限抗抗压压强强度度可可用用锤锤击击法法与与静静压压法法成成型型试试件件，按按新新规规范范JTG JTG E51-2009E51-2009公公路路工工程程无无机机结结合合料料稳稳定定材料试验规程材料试验规程执行要求仅采用静压法成型试件。执行要求仅采用静压法成型试件。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究无机结合稳定材料无侧限抗压强度试验方法无机结合稳定材料无侧限抗压强度试验方法 适用范围适用范围本试验方法适用于测定无机结合料稳定材料本试验方法适用于测定无机结合料稳定材料(包括稳定细包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土粒土、中粒土和粗粒土)试件的无侧限抗压强度试件的无侧限抗压强度。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究无侧限抗压无侧限抗压 图图4-1.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究图图4-2 应变控制无侧限压缩仪应变控制无侧限压缩仪 图图4-3 改良土压缩破坏图改良土压缩破坏图.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究我们在进行大量室内试验得出下列图示我们在进行大量室内试验得出下列图示轴向应变与轴向应力关系曲线轴向应变与轴向应力关系曲线 图图5.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究我们在进行大量室内试验得出下列图示我们在进行大量室内试验得出下列图示图图5 5可以看出，石灰和水泥改良土在轴向应力达到最大值可以看出，石灰和水泥改良土在轴向应力达到最大值后，随着轴向应变的增大强度迅速降低，其破坏呈现脆性后，随着轴向应变的增大强度迅速降低，其破坏呈现脆性破坏特征，这是因为素土加入无机结合料后，无机结合料破坏特征，这是因为素土加入无机结合料后，无机结合料和土发生一系列物理化学反应，在土体中形成一种结构，和土发生一系列物理化学反应，在土体中形成一种结构，从而使得改良土强度提高，一旦外力破坏这种结构，土体从而使得改良土强度提高，一旦外力破坏这种结构，土体强度就会迅速降低。此外，与素土不同的是，改良土内部强度就会迅速降低。此外，与素土不同的是，改良土内部结构一旦发生破坏，其强度就很难得到恢复（尤其是水泥结构一旦发生破坏，其强度就很难得到恢复（尤其是水泥土，其在土，其在2828天之内水泥基本反应完毕），选取那个值作为天之内水泥基本反应完毕），选取那个值作为改良土无侧限抗压强度值是一个值得商榷的问题，如果采改良土无侧限抗压强度值是一个值得商榷的问题，如果采用最大值，则路基有可能在某一次超过最大强度的外荷作用最大值，则路基有可能在某一次超过最大强度的外荷作用下发生破坏，而采用残余强度显然又是一种浪费。用下发生破坏，而采用残余强度显然又是一种浪费。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究我们在进行大量室内试验得出下列图示我们在进行大量室内试验得出下列图示轴向应变与轴向应力关系曲线轴向应变与轴向应力关系曲线 图图6.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究由由图图6 6可可见见，改改良良土土无无侧侧限限抗抗压压曲曲线线类类似似于于岩岩石石的的抗抗压压曲曲线线，其其在在达达到到最最大大值值前前部部分分可可以以分分为为三三个个阶阶段段：OAOA段段，压压密密阶阶段段；ABAB段段，类类弹弹性性阶阶段段；BCBC段段，屈屈服服阶阶段段，压压力力增增加加不不大大而而应应变变很很快快增增大大（处处于于破破坏坏边边缘缘），为为保保证证线线路路安安全全，因因此此可可以以将将B B点点（即即屈屈服服起起点点，该该点点应应力力用用q q表表示示）作作为为改良土室内无侧限抗压抗压强度值。改良土室内无侧限抗压抗压强度值。由由图图6 6可可以以看看出出，B B点点的的选选择择具具有有不不确确定定性性，根根据据其其它它研研究究成成果果，一一般般取取最最大大值值的的0.750.90.750.9作作为为改改良良土土无无侧侧限限抗抗压压强强度度值值，由由室室内内试试验验结结果果可可以以看看出出，石石灰灰土土的的qq值值约约为为其其极极 限限 强强 度度 值值 的的 0.850.890.850.89，平平 均均 为为 0.870.87，水水 泥泥 土土 为为0.740.790.740.79，平均为，平均为0.760.76，综合取，综合取0.80.8。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究此外，考虑到现场养生环境、施工、气候等各种因素的影此外，考虑到现场养生环境、施工、气候等各种因素的影响，改良土现场强度较室内会有所折减，根据日本铁道综响，改良土现场强度较室内会有所折减，根据日本铁道综合技术研究所经过大量试验数据分析出的结论，改良土的合技术研究所经过大量试验数据分析出的结论，改良土的现场无侧限抗压强度是室内无侧限抗压强度的现场无侧限抗压强度是室内无侧限抗压强度的60%60%。因此在石灰配比设计时，因此在石灰配比设计时，JTJ 034-2000JTJ 034-2000要求：要求：1 1）R R配配=Rd/=Rd/（1-Cv*Za1-Cv*Za），此公式得出设计无侧限抗压强），此公式得出设计无侧限抗压强度是实际配比强度的度是实际配比强度的0.80.8左右（根据具体系数计算）。左右（根据具体系数计算）。2 2）工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量多）工地实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量多0.51.0%0.51.0%；采用集中厂拌法施工时，可只增加；采用集中厂拌法施工时，可只增加0.5%0.5%；采用；采用路拌法施工时，宜增加路拌法施工时，宜增加1%1%。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究 另另对对于于南南方方雨雨量量丰丰富富地地区区，水水是是引引起起路路基基病病害害的的一一个个重重要要原原因因，水水浸浸入入路路基基，会会造造成成改改良良土土强强度度指指标标的的下下降降，因因此此在在对对易易被被水水浸浸湿湿地地区区，改改良良土土设设计计时时应应将将饱饱水水后后无无侧侧限限抗抗压压强强度度作作为为最最不不利利情情况况验验算算是是否否能能满满足足路路基基抗抗压压强强度度要要求。求。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究灰剂量检测方法灰剂量检测方法JTG E51-2009JTG E51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定用规定用EDTAEDTA标准液滴定法确定石灰土中的石灰剂量。标准液滴定法确定石灰土中的石灰剂量。该方法的注意事项：该方法的注意事项：1 1）该规范指出）该规范指出“现场土样的石灰剂量应在路拌后尽快测现场土样的石灰剂量应在路拌后尽快测试，否则需要用相应龄期的试，否则需要用相应龄期的EDTAEDTA标准溶液消耗量的标准曲标准溶液消耗量的标准曲线确定线确定”。2 2）规范没有考虑二次掺灰等施工工艺问题。）规范没有考虑二次掺灰等施工工艺问题。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究故在实际应用中应该根据工程实际情况对试验方法进行调故在实际应用中应该根据工程实际情况对试验方法进行调整，下面列举出一种灰剂量标准曲线制作的方法：整，下面列举出一种灰剂量标准曲线制作的方法：在取土坑铲除表面土体，挖排水沟排水；在取土坑铲除表面土体，挖排水沟排水；现场取现场取5kg5kg土样土样6 6份，其中一份为素土，其余掺入份，其中一份为素土，其余掺入2%2%生石生石灰。灰。标准试样模拟现场土场焖料标准试样模拟现场土场焖料3 3天，每天翻拌天，每天翻拌1 1次。次。第第1 1次掺灰后的第次掺灰后的第4 4天，向天，向2%2%生石灰标准样中添加消石灰生石灰标准样中添加消石灰（如（如4%4%的灰土掺入的灰土掺入2%2%消石灰，消石灰，5%5%的灰土掺入的灰土掺入3%3%消石灰，以消石灰，以此类推），消石灰掺匀后把土料堆放此类推），消石灰掺匀后把土料堆放1 1天。天。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究第第2 2次掺灰后的第次掺灰后的第2 2天，在室内将素土样和不同含灰量的天，在室内将素土样和不同含灰量的试样粉碎拌和，使最大粒径小于试样粉碎拌和，使最大粒径小于2mm2mm，并使所有试样的含，并使所有试样的含水量降低到最优含水量水量降低到最优含水量+3%+3%范围内。范围内。在第在第2 2次掺灰后的第次掺灰后的第2 2天、天、5 5天、天、7 7天、天、1010天、天、2020天、天、4040天天分别取素土样和不同石灰剂量的标准样进行滴定。每次滴分别取素土样和不同石灰剂量的标准样进行滴定。每次滴定时，取定时，取120g120g的标准样作为标准试样，同时测定标准样的的标准样作为标准试样，同时测定标准样的含水量。获得各标准样含水量。获得各标准样100g100g干土的干土的EDTAEDTA消耗量，绘制成标消耗量，绘制成标准曲线。准曲线。该方法考虑了不同检测时间及二次掺灰所带来的影响，检该方法考虑了不同检测时间及二次掺灰所带来的影响，检测结果表明同一土层含灰量平均值基本不随时间变化，样测结果表明同一土层含灰量平均值基本不随时间变化，样本值分布也一致。本值分布也一致。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究EDTA消耗量随时间变化曲线消耗量随时间变化曲线 图图7.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究改良土的延时效应改良土的延时效应化学改良土的强度和所能达到的干密度随化学改良土的强度和所能达到的干密度随时间延长发生明显的变化。时间延长发生明显的变化。化学改良土应考虑延时效应，其最大干密度取延迟一定时化学改良土应考虑延时效应，其最大干密度取延迟一定时间的试验值，延迟时间根据所选施工工艺经试验确定。我间的试验值，延迟时间根据所选施工工艺经试验确定。我国公路系统与铁路系统针对无机结合料的试验规程采用的国公路系统与铁路系统针对无机结合料的试验规程采用的是重型击实标准，其中公路系统的是重型击实标准，其中公路系统的公路工程无机结合料公路工程无机结合料稳定材料试验规程稳定材料试验规程(JTJ057-94)未考虑延时的影响，但未考虑延时的影响，但在在公路路面基层施工技术规范公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000)中明确中明确指出，水泥稳定土施工时应做延迟时间对水泥稳定土强度指出，水泥稳定土施工时应做延迟时间对水泥稳定土强度.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究改良土的延时效应改良土的延时效应化学改良土的强度和所能达到的干密度随化学改良土的强度和所能达到的干密度随时间延长发生明显的变化。时间延长发生明显的变化。的影响的试验，以确定合适的延迟时间，保证水泥稳定土的影响的试验，以确定合适的延迟时间，保证水泥稳定土在不影响其强度的情况下碾压密实。在不影响其强度的情况下碾压密实。综上可见，国外针对水泥改良土进行试验时大都采用轻型综上可见，国外针对水泥改良土进行试验时大都采用轻型击实，采用重型击实时则需要考虑延时，我国公路系统早击实，采用重型击实时则需要考虑延时，我国公路系统早期的规范中未考虑延时，在新修订的规范中也逐渐把延时期的规范中未考虑延时，在新修订的规范中也逐渐把延时对水泥土性质的影响写进了规范中；考虑到施工中的实际对水泥土性质的影响写进了规范中；考虑到施工中的实际情况，规定了延迟时间情况，规定了延迟时间34h。为了能合适地确定延迟时。为了能合适地确定延迟时间，施工前必须做延迟时间对混合料强度影响的试验。间，施工前必须做延迟时间对混合料强度影响的试验。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究改良土的延时效应改良土的延时效应化学改良土的强度和所能达到的干密度随化学改良土的强度和所能达到的干密度随时间延长发生明显的变化。时间延长发生明显的变化。.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究7.室内试验的几点建议室内试验的几点建议总结一些试验案例，得到这样几点经验或者教训：总结一些试验案例，得到这样几点经验或者教训：取土量要充足，以满足试验和可能的补点及返工需土量，取土量要充足，以满足试验和可能的补点及返工需土量，这一点很关键。如果样品不足，重复补取时，很难保证两这一点很关键。如果样品不足，重复补取时，很难保证两次取土的一致性；次取土的一致性；石灰质量是重要的控制要点，确保其符合试验及设计的石灰质量是重要的控制要点，确保其符合试验及设计的要求，多次试验所用石灰的质量应保持一致；要求，多次试验所用石灰的质量应保持一致；试验前应进行必要的物理性质试验以掌握土的性质，并试验前应进行必要的物理性质试验以掌握土的性质，并根据具体土性按经验预估其最优含水率和最佳改良剂量，根据具体土性按经验预估其最优含水率和最佳改良剂量，精心设计试验方案，避免试验的盲目性；精心设计试验方案，避免试验的盲目性；.三三 改良土常规试验研究改良土常规试验研究室内试验的几点经验室内试验的几点经验碾制加工样品时要充分拌和均匀，对于含大颗粒的混石碾制加工样品时要充分拌和均匀，对于含大颗粒的混石土，切勿随意舍弃，注意保持土样的代表性。配料、加水，土，切勿随意舍弃，注意保持土样的代表性。配料、加水，拌和，闷制，压实，养护，测试，每一个环节都至关重要，拌和，闷制，压实，养护，测试，每一个环节都至关重要，不容差错，争取一次成功，返工或补点时，应保